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Trois étapes sensibles du travail de géologue de ressources

Raphaël Dutaut

PhD thesis (2021)

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Cite this document: Dutaut, R. (2021). Trois étapes sensibles du travail de géologue de ressources (PhD thesis, Polytechnique Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/5612/
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Abstract

Résumé En géologie minière, l’estimation des ressources par modèle de bloc est la norme. Afin de garantir des estimés de ressources de qualité, la personne qualifiée selon la norme canadienne NI43-101 s’appuie sur un ensemble de règles formelles et informelles : les meilleures pratiques. Ces règles édictent notamment les approches à suivre concernant les recommandations de forages, l’utilisation d’une teneur d’écrêtage et la validation des ressources récupérables globales. Ces phases, consécutives, sont parmi les plus sensibles dans le processus d’estimé de ressources et peuvent induire des dépenses ou pertes pour des montants de plusieurs dizaines à centaines de millions de dollars et sont donc centraux pour l’avenir des projets ou mines en opérations. Cependant, les géologues de ressources n’utilisent pas, dans la grande majorité, des méthodes objectives et répétables pour s’assurer de l’efficacité ou de la qualité de leurs utilisations des meilleures pratiques. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de nouvelles approches permettant de systématiser et de rationaliser les recommandations de forages et la définition des seuils d’écrêtage. Nous présentons aussi une étude afin de renforcer et documenter les meilleurs pratiques de validations de ressources récupérables globales par changement de support en fonction du type de variogramme. Tout estimé de ressources commence par une banque de données de forages et se termine par une recommandation de forages additionnels. Une des problématiques concernant ces recommandations est qu’elles s’effectuent généralement de manière manuelle et donc subjectivement. Les campagnes de forages représentent des investissements pouvant aller jusqu’à plusieurs dizaines de millions de dollars et sont un enjeu significatif pour toutes les compagnies minières ou d’explorations. Pour ce problème de positionnement de forage, nous proposons de rationaliser les recommandations de forages grâce un nouvel outil de la recherche opérationnelle qui pour la première fois permet de prendre en compte de manière dynamique la couverture continue des blocs par les forages existants ou recommandés. L’algorithme est flexible tout en obtenant une efficacité proche de l’optimum obtenu par programmation linéaire. Il fonctionne pour des données de mines souterraines ou à ciel ouvert. Utilisé sur des données issues d’une mine en opération, l’algorithme a démontré qu’il était suffisamment rapide pour permettre l’optimisation de plusieurs projets simultanément. Cet avantage est particulièrement utile pour les exercices budgétaires, car il permet une rationalisation du gain des forages recommandés. L’impact de la fonction objectif utilisée sur plusieurs projets simultanément reste cependant à établir. Flexible et rapide, ce nouvel outil permet d’obtenir des recommandations de forages objectives garantissant une couverture maximale en fonction du budget alloué. Une fois les forages réalisés, l’analyse des carottes permet de commencer l’estimé des ressources. Un problème récurrent est alors la grande variabilité des analyses et la présence de valeurs extrêmes qui peuvent influer grandement sur l’estimation des ressources. D’importantes quantités de métal et donc de revenus potentiels étant associés à ces analyses, la gestion des valeurs extrêmes et la définition des seuils d’écrêtage associés sont des problèmes majeurs pour tous géologues de ressources. La pratique la plus courante consiste à interpréter visuellement l’histogramme des teneurs afin de définir le seuil d’écrêtage. Nous proposons une nouvelle approche qui utilise les données du contrôle de la qualité et assurance de la qualité (QaQc) afin d’établir un lien entre qualité d’échantillonnage et valeurs extrêmes. Le seuil d’écrêtage est sélectionné tel que la population écrêtée retourne le coefficient de variation estimé de la population sans erreur d’échantillonnage (établie grâce au coefficient de corrélation des duplicats). En utilisant des données issues de mines aurifère et nickélifère, la méthode a démontré des résultats cohérents avec les approches généralement utilisées dans l’industrie. L’utilisation d’un estimateur robuste du coefficient de corrélation des duplicats représente une amélioration possible. Grâce à cette approche originale qui valorise les données de QaQc, un nouvel outil de définition des valeurs d’écrêtage objectif et répétable est fourni aux géologues pour les assister dans ces décisions critiques. Une fois les données écrêtées, la personne qualifiée peut passer à la phase d’interpolation du modèle de bloc. Le plus souvent, dans l’industrie minière canadienne, un estimateur linéaire est utilisé. Afin de choisir les paramètres d’interpolation, la validation des estimés de ressources récupérables par changement de support global est la méthode objective la plus utilisée. Pour obtenir les courbes tonnages-teneurs à la taille de support désirée, il est nécessaire d’obtenir des données sans valeur extrême afin d’en déduire : l’histogramme et le variogramme. Il existe quatre types de variogrammes fréquemment utilisés dans l’industrie minière (traditionnel, corrélogramme, relatif par paires et sur données gaussiennes). Le géologue-géostatisticien doit, par la suite, choisir le modèle de changement de support proprement dit. Afin de documenter les conséquences de ces choix, nous avons étudié l’impact des différents types de variogrammes sur les résultats de plusieurs modèles de changement de support. Grâce à des données simulées, nous avons corroboré les meilleures pratiques utilisées dans l’industrie. Il en ressort que le modèle discret gaussien est le plus robuste et ne présente pas de biais comparativement aux méthodes indirectes log normal qui exposent certains projets à plus de risques. Aussi, le variogramme relatif par paires ne semble pas fournir une bonne évaluation de la dispersion de blocs et doit donc être évité pour l’utilisation de changement de support. Les techniques de changement de support globales actuellement disponibles sont basées sur l’hypothèse de stationnarité ; or, pour de nombreux projets miniers, cette hypothèse est faible. Le développement d’une méthode de changement de support globale non-stationnaire représente une piste intéressante pour des recherches futures. Cette étude permet d’identifier les meilleures pratiques en matière de validation des estimés de ressources récupérables. Dans cette thèse, nous avons proposé plusieurs solutions originales afin d’apporter des améliorations aux meilleures pratiques utilisées dans l’industrie minière canadienne pour l’estimation de ressources. Grâce à des données simulées et réelles issues de projets ou mines en opérations, nous avons testé les algorithmes et méthodes proposées. Les résultats de nos études corroborent les pratiques actuelles tout en y apportant des améliorations robustes et objectives. L’utilisation et le respect des méthodes développées dans cette thèse devraient permettre d’améliorer les meilleures pratiques, de maximiser la valeur des projets ou mines en opérations et donc de diminuer le risque associé aux estimés de ressources. ---------- Abstract In mining geology, block models are used for resource estimations. To guarantee quality of the resources estimates in accordance to the Canadian’ standard NI43-101, the qualified person relies on a set of formal and informal rules : the best practices. These rules lay down the approaches to be followed for significant subjects such as drilling recommendations, high grade capping and overall validation of recoverable resources. These successive steps are among the most important subjects during the resource estimate process. They can induce multi-millions additional expenses or losses up to hundreds of millions of dollars: these steps are therefore of central importance for projects or mines in operations. However, the vast majority of resource geologists do not use objective and repeatable methods to ensure the effectiveness or quality of their applications of the best practices. In this thesis, we propose new approaches to systematize and rationalize the drilling recommendations and the definitions of capping thresholds. We also present a study to document and reinforce some of the textit best practices regarding the validation of the global recoverable resources using change of support methods according to the variogram type. Any resource estimate begins with a drill hole database and ends with drill holes’ recommendation. These recommendations are generally carried out manually and are therefore subjective. Drilling campaigns represent investments up to tens of millions of dollars and are a significant challenge for all mining or exploration companies. To this drilling positioning problem, we propose to rationalize the drilling recommendations with a new operational re- search tool. Flexible, it works for both underground and surface data sets. The algorithm dynamically takes into account the partial coverage of the blocks of existing or recommended drill hole. The algorithm is fast even for large data sets with an optimality gap minimum when compared to linear programming. Applied to an operating mine data, the algorithm allows the optimization of several projects simultaneously. This advantage is particularly useful companies’ budgets definition, as it allows a rationalization of the different recommended drilling programs. In application on several projects simultaneously, the impact of the objective function parameters used remains to be established. Flexible and fast, this new tool makes possible to obtain objective drilling recommendations which guarantee maximum coverage according to the allocated budget. Once the drilling campaign is completed, core assays allow the resource estimate to begin. A recurring challenge is then grades variability management and the presence of extreme values. Since a large quantity of metal and therefore potential income is associated with extreme values, their management through capping threshold definitions is a major problem for all resource geologists. The most common practice consists of visually interpret assays histogram to define capping threshold. Thought the use of quality analysis quality control (QaQc) data, we propose a new approach linking sampling quality and extreme values. The capping threshold is selected such that the coefficient of variation of the capped assays is equal to the one estimated forward error-free population (established from the correlation coefficient of duplicates). Using two real data sets from gold and nickel mines, the method demonstrates results consistent with existing methods used in industry. The use of a robust estimator for the correlation coefficient of duplicates represents a possible improvement to the proposed methods. This original approach is objective and repeatable, it enhances the data from QaQc and link the capping threshold to the sampling quality. The proposed method provides a new tool to assist geologists in this critical decision. Once data has been properly capped, the qualified person can proceed with block model interpolation. Most often in the Canadian mining industry a linear estimator is used. The interpolation parameters choice is often done thought the validation of the recoverable re- source estimates by global change of support. The grade-tonnage curves at the desired block size are deduced from the data sets, without an extreme value, providing: the histogram and the variogram. There are four different variograms types commonly used in the mining industry (traditional, correlogram, pairwise and nscore). The geologist-geostatistician must then choose a change of support model. In order to document the consequences of these choices, we studied the impact of the different variograms types on the results of several change of support models. Using simulated data sets, we have corroborated some of the best practices used in the industry. We demonstrated the superiority of the Discrete Gaussian Model is the compared to the indirect log normal methods. The Discrete Gaussian Model is more robust and does not present any bias for all tested grade distributions, as such, it is the recommended model to be used to reduce projects risks. The pairwise relative variogram do not provide a good estimate of block dispersion for change of support models and should therefore be avoided in this context. Existing global change of support models are based on the stationary assumption; however, in most mining projects, this assumption is weak. Therefore, the development of a non-stationary global change of support model represents an interesting direction for future research. This study helps the qualified persons to identify the approaches to be avoided and the ones recommended as best practices to be used for the validation of the resource estimates by global change of support methods. In this thesis, we proposed several original solutions as improvements to the Canadian’ resource estimation best practices. Using both simulated and real data sets from projects and operating mines, we assessed the proposed algorithms and methods. The results of our studies corroborate current practices while providing robust and objective improvements. The use and respect of the methods developed in this thesis improve the best practices, reducing the risk associated with resource estimates and maximizing the value of exploration projects and operating mines.

Open Access document in PolyPublie
Department: Département des génies civil, géologique et des mines
Academic/Research Directors: Denis Marcotte
Date Deposited: 14 Jul 2021 13:20
Last Modified: 14 Jul 2021 13:20
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/5612/

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